Deposición (Cambio de Fase)
La deposición es el cambio de fase de gas directamente a sólido sin volverse líquido primero, lo opuesto de la sublimación; el escarcha formándose a partir de vapor es un ejemplo.
Definition
La deposición es el cambio de fase de gas directamente a sólido, saltándose el estado líquido, que ocurre cuando las partículas de gas pierden suficiente energía para fijarse directamente en una estructura sólida, esencialmente la sublimación corriendo a la inversa, y libera la misma cantidad de energía que la sublimación absorbe. Sucede cuando un vapor se encuentra con una superficie más fría que el punto de congelación de la sustancia, o a baja presión donde la fase líquida no puede existir, y formalmente ocurre cuando un vapor por debajo del punto triple en temperatura y presión se vuelve sobresaturado respecto al sólido, así que la fase sólida tiene la menor energía libre y se forma directamente; como otros cambios de fase requiere nucleación, típicamente comenzando en superficies o partículas, y en ciencia de materiales, la deposición de vapor construye películas delgadas átomo por átomo de esta forma, mientras que en meteorología impulsa el crecimiento de los cristales de nieve.
Example
En una noche fría y despejada, el vapor de agua en el aire se convierte directamente en escarcha sobre las ventanas de los autos y el pasto sin que se forme rocío primero, y los copos de nieve mismos se hacen por deposición, no por congelamiento de gotas de lluvia, mientras el vapor de agua en lo alto de una nube fría crece directamente en cristales de hielo. En una nube a $-15^\circ\text{C}$, la presión de vapor sobre las gotas de líquido sobreenfriado es más alta que sobre el hielo, así que el vapor de agua se deposita preferentemente sobre los cristales de hielo, que crecen a expensas de las gotas, y la deposición química de vapor cultiva diamante sintético al descomponer metano en plasma de hidrógeno para que el carbono se deposite sobre un sustrato calentado.
Key Insight
La escarcha y el rocío son procesos genuinamente distintos: el rocío es condensación, gas a líquido, en una noche fresca, mientras que la escarcha es deposición, gas a sólido, en una noche helada, y si primero se forma rocío y luego se congela eso es rocío congelado, no escarcha verdadera. La simetría hexagonal de un copo de nieve proviene del ángulo de enlace de la molécula de agua y la geometría de enlaces de hidrógeno del hielo, y el patrón único de cada copo registra la humedad y temperatura exactas por las que pasó como vapor mientras se depositaba sobre él capa por capa.